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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Unterstützung
einer Identifizierung einer defekten Funktionseinheit in einer technischen
Anlage.
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Die Identifizierung einer defekten
Funktionseinheit in einer technischen Anlage ist Vorraussetzung
für eine
schnelle und erfolgreiche Reparatur. Meist wird dabei nur die defekte
Funktionseinheit mit einer intakten Ersatzfunktionseinheit ausgetauscht. Eine
beschleunigte Reparatur führt
zu kürzeren
Ausfallzeiten und erhöht
somit den Nutzen der technischen Anlage.
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Die hohe Komplexität technischer
Anlagen, die aus vielen unabhängigen
Funktionseinheiten aufgebaut sind, erschwert die Identifizierung
und erfordert eine Vielzahl von Tests, die vielfältige Messungen an den technischen
Anlagen durchführen.
Die Wahl der richtigen Tests, ihre Kombination und ihre Bewertung
obliegt einem Servicetechniker, dem dazu unterstützende Information zur Verfügung steht,
beispielsweise Handbücher,
Schaltpläne
oder Informationen über
die Tests. Da die unterstützende
Information und die Tests laufend aktualisiert und an die Weiterentwicklungen
der technischen Anlagen angepasst werden, kann der Servicetechniker
leicht in seinem Informationsstand zurückliegen, so dass er die defekte
Funktionseinheit nur durch Ausprobieren identifiziert kann. Jeder
unnötige
Austausch einer nicht defekten Funktionseinheit führt zu zusätzlichen Kosten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine
schnellere und genauere Identifizierung einer defekten Funktionseinheit
in einer technischen Anlage zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren zur Unterstützung
einer Identifizierung einer defekten Funktionseinheit in einer technischen
Anlage, die mehrere Funktionseinheiten aufweist, wobei zur Identifizierung
ein erster Test an der technischen Anlage durchgeführt wird,
wobei der erste Test eine Messung an der technischen Anlage durchführt und
ein erstes Testergebnis liefert, wobei mithilfe von Information
darüber,
welche Funktionseinheiten getestet wurden und welchen Aufbau die technische
Anlage aufweist, eine automatisierte Verarbeitung des ersten Testergebnisses
durchgeführt wird,
wobei das erste Testergebnis analysiert wird, um eine Gruppe von
Funktionseinheiten zu bestimmen, die defekt sein können, und
wobei anhand der Analyse den Funktionseinheiten der Gruppe Defektwahrscheinlichkeiten
zugeordnet werden.
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Der Vorteil des Verfahrens liegt
darin, dass die Information über
den Aufbau der technischen Anlage verknüpft wird mit einem ersten Test,
der an der technischen Anlage durchgeführt wird. Dadurch wird es möglich, dass
im Verfahren auf Information darüber
zurückgegriffen
werden kann, welche Funktionseinheiten vom ersten Test getestet
wurden. Dies erlaubt dann die automatisierte Verarbeitung des ersten
Testergebnisses, bei der eine Gruppe von Funktionseinheiten aus
all den Funktionseinheiten, die die technische Anlage aufbauen,
selektiert wird.
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Die Gruppe von Funktionseinheiten
wird dadurch charakterisiert, dass mindestens eine ihrer Funktionseinheiten
defekt ist. Anhand von zwei extremen Fälle soll die Zuordnung von
Funktionseinheiten in Abhängigkeit
vom Testergebnis verdeutlichen werden. Im ersten Fallbeispiel, bei
dem der Test darauf hinweist, dass eine der getesteten Funktionseinheit
defekt ist, besteht die Gruppe aus den vom Test getesteten Funktionseinheiten.
Im zweiten Fallbeispiel weist der Test nicht auf einen Defekt der
getesteten Funktionseinheiten hin und die getesteten Funktionseinheiten
werden nicht der Gruppe zugeordnet.
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Ein weiterer Vorteil des Verfahrens
ist nun, dass man auf Information bezüglich der technischen Anlage
zurückgreifen
kann, um den Funktionseinheiten der Gruppe Defektwahrscheinlichkeiten
zuzuordnen, die sich aus der Teilnahme am ersten Test ergeben. Dabei
kann auch zusätzliche
Information in die Zuordnung einfließen, beispielsweise die Anfälligkeit einer
Funktionseinheit. Auf diese Weise kann eine genauere Defektwahrscheinlichkeit
zugeordnet werden.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens
werden die Defektwahrscheinlichkeiten der Funktionseinheiten in
der Gruppe mit einer signifikanten Grenzdefektwahrscheinlichkeit
verglichen, wobei die Grenzdefektwahrscheinlichkeit dadurch definiert
ist, dass jede Defektwahrscheinlichkeit, die größer ist als die Grenzdefektwahrscheinlichkeit,
die zugehörige Funktionseinheit
als defekt klassifiziert. Dies hat den Vorteil, dass mit einer automatisierten
Analyse und Zuordnung von Defektwahrscheinlichkeiten eine defekte
Funktionseinheit identifiziert werden kann.
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In eine Weiterbildung des Verfahrens,
die sich auf den Fall bezieht, dass noch keine Defektwahrscheinlichkeit über der
signifikanten Grenzdefektwahrscheinlichkeit liegt, wird anhand der
Defektwahrscheinlichkeiten mindestens ein zweiter Test vorgeschlagen,
wobei der Test die Defektwahrscheinlichkeiten weiter präzisieren
soll. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass nur eine
Untergruppe der Gruppe von Funktionseinheiten getestet wird. Ein
Vorteil des Verfahrens liegt darin, dass mit Hilfe der Defektwahrscheinlichkeiten,
mit dem Wissen über
den Aufbau der technischen Anlage und mit dem Wissen darüber, welche
Funktionseinheiten von welchem Test angesprochen werden, Tests automatisiert
danach beurteilt werden können, inwieweit
ihre Durchführung
es er möglicht,
die Defektwahrscheinlichkeiten der Funktionseinheiten der Gruppe
weiter zu präzisieren.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens
werden die Testvorschläge
nach mindestens einem Kriterium automatisiert geordnet, das die
Relevanz des Testvorschlags in Bezug zur Identifizierung der defekten
Einheit bewertet. Vorteilhaft wäre
es z.B. den Zeitaufwand, den der Test beim Ablauf benötigt, mit einzubeziehen
oder es könnte
eine Bewertung danach erfolgen, wie weit die am Test teilnehmenden Funktionseinheiten
mit den Funktionseinheiten übereinstimmen,
für die
eine spezielle Präzisierung
der Defektwahrscheinlichkeit von Vorteil ist.
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In einer Weiterbildung wird der Relevanteste der
vorgeschlagenen Tests automatisch durchgeführt. Dies hat den Vorteil,
dass eine Folge von Tests unabhängig
von einer Einflussnahme eines Servicetechnikers durchgeführt werden
kann.
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In einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
wird als zweiter Test einer der Testvorschläge durchgeführt. Dann wird unter Berücksichtigung
des ersten Testergebnisses und unter Einbezug von Information darüber, welche
Funktionseinheiten getestet wurden, welchen Aufbau die technische
Anlage aufweist und welche Ergebnisse mindestens ein früherer Test
geliefert hat, das Testergebnis des zweiten Tests analysiert, um
die Defektwahrscheinlichkeiten der Funktionseinheiten der Gruppe
weiter zu präzisieren.
Des Weiteren wird, falls eine präzisierte
Defektwahrscheinlichkeit einer Funktionseinheit über einer signifikanten Grenze
liegt, diese Funktionseinheit als defekt identifiziert oder es wird,
falls keine Defektwahrscheinlichkeit über der signifikanten Grenze liegt,
mindestens ein weiterer Test zum Präzisieren der Defektwahrscheinlichkeiten
der Funktionseinheiten der Gruppe vorgeschlagen. Zusätzlich werden diese
Testvorschläge
nach mindestens einem Kriterium, das die Relevanz des Testvorschlags
in Bezug zur Identifizierung der defekten Einheit bewertet, automatisiert
geordnet.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens
wird so oft ein jeweils neu vorgeschlagener Test durchgeführt, bis
eine Defektwahrscheinlichkeit einer Funktionseinheit oberhalb der
signifikanten Grenze liegt, und diese Funktionseinheit als defekte
Funktionseinheit identifiziert ist. Der Vorteil dieser Weiterbildung liegt
darin, dass nun aufgrund der wiederholten Durchführung der automatisierten Bearbeitung
von Testergebnissen eine Eingrenzung der Gruppe von Funktionseinheiten,
die defekt sein können,
möglich ist,
wobei die Eingrenzung ohne Mitwirken eines Servicetechnikers fortgeführt werden
kann, bis die defekte Funktionseinheit identifiziert ist. Die Fehlerquote
dieses Verfahrens kann durch Wahl der Grenzdefektwahrscheinlichkeit
minimiert werden.
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In einer besonderen Ausführungsform
ergibt sich die Defektwahrscheinlichkeit einer Funktionseinheit
nach der Durchführung
eines Tests aus einer mathematischen Kombination der Defektwahrscheinlichkeit
vor dem Test mit der Defektwahrscheinlichkeit aufgrund des Tests.
Dies hat den Vorteil, dass schon gewonnene Information gezielt in
die Defektwahrscheinlichkeit einer Funktionseinheit einbezogen werden
kann.
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In einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
des Verfahrens sind die die technische Anlage aufbauenden Funktionseinheiten
zum einen austauschbare Baueinheiten und zum anderen austauschbare
Verbindungseinheiten zwischen weiteren Funktionseinheiten. Diese
Verbindungseinheiten können
Signale zwischen den Funktionseinheiten übermitteln, beispielsweise
elektrische oder optische Signale. Des Weiteren können sie
Signale über pneumatische
oder hydraulischem Wege übermitteln oder
sie können
eine Energieversorgung einer Funktionseinheit ermöglichen.
Die Strukturierung des Aufbaus der technischen Anlage in Funktionseinheiten FRUs
(FRUs field replaceable units), die als ganzes austauschbar sind,
hat den Vorteil, dass nach der Identifizierung der defekten Funktionseinheit
die Reparatur der technischen Anlage schnell durch Austausch der
Funktionseinheit vollzogen werden kann. Darum ist es vorteilhaft,
die Funktionseinheit beispielsweise auf die FRUs der technischen
Anlage zu beziehen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform
des Verfahrens überprüft ein Test
die Funktion einer einzelnen Funktionseinheit. In einer anderen
Ausführungsform überprüft ein Test
mehrere Funktionseinheiten entlang eines Testsignalwegs. Diese Ausführungsformen
haben den Vorteil, dass zum einen eine einzelne Funktionseinheit
und zum anderen das Zusammenwirken mehrerer Funktionseinheiten überprüft werden
kann.
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In einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
können
verschiedene Tests aus einem Testprogramm mittels Parametrisierung
erzeugt werden. Dies hat den Vorteil, dass ein Testprogramm in einer
allgemeinen Form entworfen werden kann, das dann beispielsweise
zur Überprüfung von
verschiedenen Strukturen eingesetzt wird, die sich in ihrem Aufbau ähneln. Ein
weiterer Vorteil liegt darin, dass ein Testprogramm geschrieben
werden kann, das auf verschiedenen technischen Anlagen einer Systemfamilie
laufen kann, in dem die entsprechenden Parameter der jeweiligen
technischen Anlage an das Testprogramm übergeben werden.
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In einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
bilden mehrere Tests mit beispielsweise einer gemeinsamen Aufgabe
einen Testblock und können
so zur Vereinfachung der Durchführbarkeit mit
einem einzigen Aufruf des Testblocks ausgeführt werden. Dies hat den Vorteil,
dass Tests, die z.B. zur Oberprüfung
eines Moduls der technischen Anlage dienen, gezielt aufgerufen werden
können,
um die Defektwahrscheinlichkeiten der Funktionseinheiten dieses
Moduls näher
zu bestimmen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass ein Servicetechniker
nicht viele verschiedenen Test einzeln aufrufen muss.
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In einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
wird in einem Testmodell zusammengefasst, welche Funktionseinheiten
von welchem Test oder Testblock überprüft werden.
Das Testmodell wird beispielsweise durch Konfigurieren eines Testprogrammmodells
auf die technische Anlage erzeugt. Das Testprogrammmodell beschreibt
dabei z.B. die Tests oder Testblöcke,
die auf der technischen Anlage oder auf Anlagen, die dieser technischen
Anlage ähnlich
sind, durchführbar
sind. Die Beschreibung der Tests oder Testblöcke kann deren Aufgabe, welche
Vor- und Nachbereitungen an der technischen Anlage für einen
Test notwendig sind, ob der Test automatisch ausgeführt werden
kann oder ob ein Mitwirken eines Servicetechnikers notwendig ist,
weitere wichtige Parameter und natürlich die jeweils von einem
Test betroffenen Funktionseinheiten umfassen. Ein wichtiger Parameter
ist z.B. die Dauer der Durchführung
des Tests.
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Ein solches Testprogrammmodell kann
aus einem Supertestprogrammmodel hervorgehen und hat den Vorteil,
dass eine Programmierung der automatischen Bearbeitung von Testergebnissen
möglich ist,
die auf eine ganze Systemfamilie von technischen Anlagen anwendbar
ist. Des Weiteren kann das Testprogrammmodell die Abhängigkeit
der Funktionsfähigkeit
der Funktionseinheiten von einem Testergebnis enthalten oder Regeln
zur Fehlerfindung in einer allgemeinen oder in einer für eine technische
Anlage speziellen Form aufweisen, die aus dem Wissen von erfahrenen
Servicetechnikern, Systemdesignern und Ingenieuren gewonnen wurden.
Die automatisierte Verarbeitung bedient sich dann einer Art Expertensystem.
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Ein Vorteil der Verwirklichung des
Verfahrens mit einem solchen Testmodell liegt in der Möglichkeit, den
Ablauf der Defektidentifikation zu automatisieren. Eine solche Automatisierung
ermöglicht
es dann, das Testmodell unabhängig
von Testblöcken aufzubauen,
so dass vom Verfahren gezielt die Tests aufgerufen werden können, die
auch zu einer Präzisierung
der Defektwahrscheinlichkeiten führen.
Dies wird durch die Verfügbarkeit
der relevanten Information im Testmodell und durch die automatisierte
Bearbeitung möglich.
Die Defektidentifikation lässt
sich auf diese Weise erheblich beschleunigen, da nicht mehr alle
Tests eines Testblocks, ob vorteilhaft oder nicht, durchgeführt werden
müssen.
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In einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
ist die Information über
den Aufbau der technischen Anlage schematisch in einem Systemmodell
zusammengefasst, das auf Funktionseinheiten basiert. Das Systemmodell
kann beispielsweise durch Konfigurieren eines Supersystemmodells
auf die technische Anlage erzeugt werden. Dabei umfasst das Supersystemmodell
alle verwandten technischen Anlagen, die beispielsweise zu einer
Systemfamilie gehören.
Der Vorteil eines solchen Systemmodells liegt darin, dass es die
Interpretation eines Tests oder Testblocks in Hinblick auf den Aufbau der
technischen Anlage erlaubt, und somit die Funktionseinheiten, die
von einem Test oder Testblock angesprochen werden, zugänglich macht.
Das Systemmodell weiß beispielsweise
welche Funktionseinheiten (FRUs) in der technischen Anlage vorliegen
und wie sie über
die Verbindungseinheiten (Kabel) miteinander verbunden sind. Des
Weiteren kann das Systemmodell ein statistisches Modell über die
Zuverlässigkeiten
der Funktionseinheiten aufweisen.
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Die automatisierte Unterstützung einer
Identifizierung einer defekten Funktionseinheit nach dem Verfahren
der Erfindung wird also beispielsweise dadurch realisiert, dass
zum einen die technische Anlage in Form eines Systemmodells in Funktionseinheiten
strukturiert wird, und dass zum anderen die Wechselwirkung eines
Tests mit der technischen Anlage in einem Testmodell beschreiben
wird. Das Testmodell enthält
z.B. die Aufgabe, den Wirkungskreis, die beanspruchte Zeit, und
andere Größen, die
in Bezug zur technischen Anlage stehen. Die Konfiguration von Systemmodell
und Testmodell kann automatisch entsprechend der jeweiligen technischen
Anlage erfol gen, wobei der Ablauf des Verfahrens unabhängig von
der technischen Anlage programmiert werden kann.
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Ein zusätzlicher Vorteil des Verfahrens
liegt in der Möglichkeit,
das Verfahren in einer Testsoftware zu integrieren, die Systemfamilien
und eine Vielzahl von Tests in einer übersichtlichen Struktur widerspiegelt.
Die Testsoftware, die an die Erfindung angepasst ist, ermöglicht eine
einfache Aktualisierung bezüglich Änderungen
in den Systemen und in den Tests.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
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Es folgt die Erläuterung von mehreren Ausführungsbeispielen
anhand der 1 bis 11. Es zeigen:
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1 ein
Flussdiagramm zur Verdeutlichung des Verfahrens zur Unterstützung einer
Identifizierung einer defekten Funktionseinheit in einer technischen
Anlage,
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2 ein
schematisiertes Diagramm zur Verdeutlichung der Konfiguration des
Systemmodells aus dem Supersystemmodell,
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3 einen
alternativen Aufbau des Supersystemmodells,
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4 den
Zusammenhang zwischen einem Testprogramm und den zu ihm gehörenden Tests,
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5 den
Zusammenhang zwischen einem Testblock und den zu ihm gehörenden Tests,
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6 ein
schematisiertes Diagramm zur Verdeutlichung der Konfiguration des
Testmodells aus dem Supertestprogrammmodel,
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7 ein
Diagramm zur Verdeutlichung des Informationsflusses bei der automatisierten
Bearbeitung von Testergebnissen,
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8 ein
Ablaufdiagramm der automatisierten Bearbeitung,
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9 ein
Ablaufdiagramm einer Synthese bei der automatisierten Bearbeitung
nach 8,
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10 ein
erstes Beispiel zum Ablauf der Identifizierung einer defekten Einheit
in einer Kommunikationskette, die in einem Magnetresonanztomographiegerät verwendet
wird,
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11 ein
zweites Beispiel zum Ablauf der Identifizierung einer defekten Einheit
in einem RF-System eines Magnetresonanztomographiegeräts,
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12 ein
Beispiel zur Vorgehensweise bei der Kombination von Defektwahrscheinlichkeiten,
die auf zwei Tests beruhen.
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1 zeigt
ein Flussdiagramm, das das Verfahren zur Unterstützung einer Identifizierung
einer defekten Funktionseinheit verdeutlicht. Ein Test 1 wird
an einer technischen Anlage 3 durchgeführt und liefert ein erstes
Testergebnis 5. Das erste Testergebnis 5 wird
zusammen mit der Information 7, welche Funktionseinheiten 9 der
technischen Anlage 3 getestet wurden, und mit der Information 11 über den Aufbau
der technischen Anlage 3 einer Verarbeitungseinheit 13 zur
automatisierten Verarbeitung von Testergebnissen 5 zugeführt.
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In der Verarbeitungseinheit 13 werden
die Testergebnisse analysiert und unter Einbezug der zugeführten Information
wird eine Gruppe von Funktionseinheiten 9 zusammengestellt,
die aufgrund des Tests 1 defekt sein könnten. Falls der Test auf keinen Defekt
hinweist, setzt sich beispielsweise nach dem Ausschlussprinzip die
Gruppe von Funktionseinheiten 9 aus den nicht getesteten
Funktionseinheiten 9 zusammen. Falls der Test auf einen
Defekt hinweist, umfasst die Gruppe bevorzugt Funktionseinheiten 9, die
am Test beteiligt waren.
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Zusätzlich wird bei der Analyse
jeder Funktionseinheit 9 der Gruppe eine Defektwahrscheinlichkeit 15 zugeordnet.
Die Defektwahrscheinlichkeiten 15 der Funktionseinheiten 9 werden
mit einer Grenzdefektwahrscheinlichkeit verglichen, und sobald eine Defektwahrscheinlichkeit 15 einer
Funktionseinheit 9 größer ist
als diese Grenzdefektwahrscheinlichkeit, wird die dazugehörige Funktionseinheit 9 als
die defekte Funktionseinheit 17 identifiziert. Liegt keine
Defektwahrscheinlichkeit 15 oberhalb der Grenzdefektwahrscheinlichkeit,
so wird von der Verarbeitungseinheit 13 mindestens ein
Testvorschlag 19 erstellt. Der Testvorschlag 19 wird
dabei so ausgewählt,
dass mittels seiner Durchführung
die Gruppe von Funktionseinheiten 9 weiter eingeschränkt werden
kann oder dass mittels seiner Durchführung die Defektwahrscheinlichkeiten 15 der
Funktionseinheiten 9 der Gruppe präzisiert werden können. Entsprechend
benötigt
die Verarbeitungseinheit 13 Möglichkeiten, die Defektwahrscheinlichkeiten 15 der
Funktionseinheiten 9 abzuspeichern, die Struktur von möglichen Tests
hinsichtlich des Aufbaus der technischen Anlage 3 mit der
Gruppe der Funktionseinheiten 9 zu vergleichen und den
Einfluss möglicher
Tests auf die Defektwahrscheinlichkeiten 15 der Funktionseinheiten 9 abzuschätzen. Dazu
können
beispielsweise in einem Expertensystem gesammelte Information und
Regeln zur Hilfe gezogen werden.
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Des Weiteren verfügt die Verarbeitungseinheit 13 über die
Möglichkeit
die Testvorschläge 19 derart
zu bewerten (z.B. wieder mithilfe des Expertensystems), dass der
Testvorschlag 19 als erstes durchgeführt wird, der eine schnelle
und effiziente Identifizierung der defekten Funktionseinheit 17 ermöglicht.
Die Durchführung
des vorteilhaftesten Testvorschlags 19 als ein zweiter
Test der technischen Anlage 3 kann nun einerseits automatisiert
von der Verarbeitungseinheit 13 eingeleitet werden oder
sie kann nach Befragung von einem Servicetechniker durchgeführt werden.
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In einem zweiten Zyklus der automatisierten Verarbeitung
steht der Verarbeitungseinheit 13 nun zusätzlich zur
Information aus der Analyse des ersten Tests 1 ein zweites
Testergebnis 21 sowie Information über die Funktionseinheiten,
die vom zweiten Test überprüft wurden,
zur Verfügung.
Der Zyklus der automatisierten Verarbeitung mithilfe der Durchführung von
weiteren Tests kann sich solange wiederholen, bis eine Defektwahrscheinlichkeit 15 oberhalb
der Grenzdefektwahrscheinlichkeit liegt, d.h. bis die defekte Funktionseinheit 17 gefunden
wurde.
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In 2 ist
in einem schematisierten Diagramm die Entstehung des Systemmodells 31 aus dem
Supersystem 33, das auf die technische Anlage 3 konfiguriert
wird, dargestellt. Das Supersystemmodell 33 beschreibt
die Struktur von einer Systemfamilie, d.h. von einer Familie von
sich ähnelnden
technischen Anlagen 3, mit Hilfe von Funktionseinheiten 9. Dabei
sind die Funktionseinheiten 9 FRUs 35 oder Verbindungseinheiten 37,
die die FRUs 35 miteinander verbinden. Durch die Konfiguration
des Supersystemmodells 33 ist es möglich, die Struktur der technischen
Anlage 3 in das Systemmodell 31 zu projizieren.
Konfigurationen für
andere technische Anlagen, die ebenfalls zur Systemfamilie gehören, führen zu
entsprechenden Systemmodellen. Das Systemmodell 31 beschreibt
den in der technischen Anlage 3 realisierten Aufbau der
verschiedenen FRUs 35 und deren Verbindung mittels den
Verbindungseinheiten 37. Eine derartige Darstellung der technischen
Anlage 3 ermöglicht
es, Tests, z.B. Test 1 und 19 und Funktionseinheiten 9,
d.h. die FRUs 35 und die Verbindungseinheiten 37,
miteinander in einen logischen Zusammenhang zu bringen.
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In 3 wird
ein alternativer Aufbau des Supersystemmodells 33 gezeigt.
Dabei umfasst das Supersystemmodell 33 die Systemmodelle 31 aller technischen
Anlagen 3, die zur Systemfamilie gehören. Bei der Konfiguration
wird dann das entsprechende Systemmodell 31 aus dem Supersystemmodell 33 selektiert.
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In 4 wird
schematisch der Zusammenhang zwischen einem Testprogramm 41 und
möglichen
Tests 43, 45, 47, die mittels Parametrisierung aus
dem Testprogramm 41 gewonnen werden können, dargestellt. Dabei ist
ein Testprogramm 41 eine allgemein gehaltenes Programm,
das es erlaubt, durch die Wahl von Parametern Messungen an der technischen
Anlage 3 durchzuführen,
die sich ähneln,
d.h. die z.B. eine ähnliche
Struktur von Funktionseinheiten 9 überprüfen.
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5 zeigt
schematisch den Zusammenhang zwischen einem Testblock 51 und
einigen dazugehörigen
Tests 53, 55, 57. Die Zusammenfassung der
verschiedenen Tests 53, 55, 57 in dem
Testblock 51 ermöglicht
es, dass eine Sequenz von Tests mit einem einzigen Aufruf ausgeführt wird.
Dies reduziert die Vielzahl der möglichen Tests an einer technischen
Anlage 3 auf Testblöcke 51,
d.h. Gruppen von Tests, die bevorzugt Tests mit gleichen Aufgaben oder
Tests, die sich auf die gleichen Funktionseinheiten 9 beziehen,
aufweisen.
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6 verdeutlicht
in einer schematisierten Darstellung ein Supertestprogrammmodell 61 sowie ein
daraus erzeugtes Testmodell 63. Dabei enthält das Supertestprogrammmodell 61 verschiedene Testprogrammmodelle 65,
die sich wiederum auf verschiedene technische Anlagen 3 beziehen.
Im Testprogrammmodell ist die Zuordnung von Information, die für die Verarbeitung
der Tests wichtig ist, zu den einzelnen Tests beschrieben. Beispielsweise
wird festgehalten, welchem Testprogramm 41 welche Parameter 67 zugeordnet
werden, um den Test 43 zu erzeugen, welche Funktionseinheiten 9 vom
Test 43 überprüft werden,
welche Zeitdauer 69 der Test 43 in Anspruch nimmt
und welchem Testblock 51 er zugeordnet ist. Diese Information wird
für alle
Tests und alle Testprogramme im Supertestprogrammmodell 61 festgehalten.
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Des Weiteren ist das Supertestprogrammmodell 61 derart
strukturiert, dass alle Information, die sich auf eine technische
Anlage 3 bezieht, in einem Testprogrammmodell 65 zusammengefasst
ist. Dies hat den Vorteil, dass der fortschreitenden Entwicklung
nur einmal für
alle technischen Anlagen im Supertestprogramm 61 Rechnung
getragen werden muss.
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Für
die automatisierte Verarbeitung ist es günstig das Testmodell 63 aus
dem Supertestprogramm 61 zu erzeugen, wobei das Testmodell 63 dann
nur noch die Schlüsselinformation
darüber
enthält,
welche Funktionseinheiten 9 von welchem Testblock 51 überprüft werden,
sowie Information, die zur Erstellung einer Reihenfolge der Testvorschläge 19 benötigt wird.
Für den
Fall, dass die Testblöcke
ausgeführt
werden, ist die Verbindung dieser Informationen zu den Testblöcken für die automatisierte
Verarbeitung ausschlaggebend. Können
auch einzelne Test ausgeführt
werden, ist es vorteilhaft, dass das Testmodell die Schlüsselinformation
bezüglich
der einzelnen Tests umfasst. Dies kann zur Beschleunigung des Verfahrens
bei einer Automatisierung der Fehleridentifikation führen, da
gezielt einzelne Tests durchgeführt
und analysiert werden können.
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7 zeigt
ein Diagramm zur Verdeutlichung des Informationsflusses bei der
automatisierten Bearbeitung von Testergebnissen. Die Bearbeitungseinheit 13 erhält die Information über die
Testergebnisse 5, 21 von durchgeführten Tests 1, 19.
Des Weiteren kann die Bearbeitungseinheit 13 auf das Testmodell 63 zugreifen,
in dem z.B. die Information darüber
vorliegt, welche Funktionseinheiten 9 von den durchgeführten Tests
betroffen sind. Für
die Analyse und für
das Vorschlagen weiterer Tests kann die Bearbeitungseinheit 13 auch
auf das Systemmodell 31 zugreifen, das die Information über den
Auf bau der technischen Anlage 3 in einer Struktur von Funktionseinheiten 9 enthält.
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Die Bearbeitungseinheit 13 liefert
dann Information über
die Funktionseinheiten 9, die defekt sein können, sowie
deren Defektwahrscheinlichkeiten 15. Des Weiteren liefert
die Bearbeitungseinheit 13 eine Liste von Testvorschlägen 19,
die nach ihrer Relevanz für
die Identifizierung eines Defekts in der technischen Anlage 03 geordnet
sind. Nach einer erfolgreichen Präzisierung der Defektwahrscheinlichkeiten 15 kann
die Bearbeitungseinheit 13 die Information liefern, welche
der Funktionseinheiten 9 die defekte Funktionseinheit 17 ist.
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Zusätzlich sind im Diagramm der
Zusammenhang von Testmodell 63, Testprogrammmodell 65 und
Supertestprogramm 63 sowie der Zusammenhang von Systemmodell 31 und
Supersystemmodell 33 angedeutet.
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In 8 ist
der Ablauf der automatisierten Bearbeitung in einem Flussdiagramm
dargestellt. Nach dem Start 71 der Bearbeitung wird als
erstes eine Informationsfilterung 73 durchgeführt. Dabei werden,
falls vorhanden, abgespeicherte Ergebnisse früherer Tests auf nützliche
Information gefiltert, und es wird das aktuelle Testergebnis übergeben.
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In einem zweiten Schritt, der Synthese 75, wird
das Testergebnis mit Hilfe von Information aus dem Systemmodell 31 und
dem Testmodell 63 analysiert. Beispielsweise wird überprüft, welche
Verbindungseinheiten, z.B. Kabel, oder welche austauschbare Funktionseinheiten,
z.B. FRUs, am Test beteiligt waren. Anschließend werden mit einem mathematischen
Modell die Defektwahrscheinlichkeiten, die sich aus dem aktuellen
Test ergeben, mit Defektwahrscheinlichkeiten, die anhand früherer Tests
bestimmt worden sind, kombiniert.
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In einem dritten Schritt, der Diagnose 77, wird
das Ergebnis des mathematischen Modells ausgewertet, indem beispielsweise die
Defektwahrscheinlichkeiten mit der Grenzdefektwahrscheinlichkeit
verglichen werden. Dazu können
die Defektwahrscheinlichkeiten in eine grobe Klassifizierung eingeteilt
werden.
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Falls eine Defektwahrscheinlichkeit
oberhalb der Grenzdefektwahrscheinlichkeiten liegt, ist mit Hilfe
der Tests erfolgreich die defekte Funktionseinheit identifiziert
worden.
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Falls kein eindeutiges Ergebnis vorliegt,
werden in einem vierten Schritt, dem Vorschlagen 79 weitere
Tests, Test zur Präzisierung
der Defektwahrscheinlichkeiten aus dem Testmodell 63 herausgesucht.
Dazu wird Information aus dem Systemmodell 31 hinzugezogen.
Die Bestimmung eines neuen Tests kann mit Hilfe des Ausschlussprinzips
erfolgen, d.h. es wird versucht, die Gruppe der möglichen
defekten Funktionseinheiten zu verkleinern. Alternativ besteht die
Möglichkeit,
Defektwahrscheinlichkeiten durch Testen von selektierten Funktionseinheiten
gezielt zu einer größeren signifikanteren
Aussagefähigkeit
hin zu verändern.
Dazu werden die Vorschläge z.B.
nach ihrer Komplexität
oder nach ihrem Zeitaufwand geordnet vorgeschlagen. Damit ist man
am Ende 81 der automatisierten Bearbeitung. Findet die Durchführung von
Tests mittels Testblöcken
statt, so wird die automatisierte Bearbeitung auf die Testblöcke bezogen.
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In 9 wird
der Ablauf der Synthese 75, die in der automatisierten
Bearbeitung nach 8 durchgeführt wird,
näher erläutert. Nach
dem Start 83 der Synthese erfolgt zunächst in einem ersten Schritt eine Überprüfung 85,
welcher Test durchgeführt
wurde. Dabei kann der Test im Zuge eines Testblocks durchgeführt worden
sein. Dann werden in einem eigenen Zyklus die Funktionseinheiten
des Tests analysiert.
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Dazu wird in einem zweiten Schritt
87 eine erste Funktionseinheit des Tests ausgewählt. Im dritten Schritt 89
wird das mathematische Modell um diese Funktionseinheit erweitert,
wobei in einem vierten Schritt 91 noch eine konditionelle Wahr scheinlichkeit für diese
Funktionseinheit an das mathematische Modell übergeben werden kann, z.B.
eine hohe Ausfallwahrscheinlichkeit für eine besonders empfindliche
Funktionseinheit. Im fünften
Schritt 93 wird überprüft, ob noch
weitere Funktionseinheiten am Test beteiligt waren und falls ja,
werden die Schritte 87 bis 93 so lange wiederholt, bis alle Funktionseinheiten des
Tests berücksichtig
wurden.
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Im sechsten Schritt 95 wird überprüft, welche weiteren
Tests beispielsweise im Zuge eines Testblocks durchgeführt wurden.
Für die
dazugehörigen Funktionseinheiten
werden ebenfalls die Schritte 85 bis 95 durchlaufen.
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Abschließend werden im siebten und
wichtigsten Schritt 97 die Defektwahrscheinlichkeiten der betroffenen
Funktionseinheiten mit dem mathematischen Modell berechnet. Damit
ist man am Ende 101 des Flussdiagramms der Synthese.
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Die Erfindung ermöglicht auch eine vollautomatisierte
Defektidentifikation. Erkennt z.B. ein Servicetechniker oder ein
Betreiber einer technischen Anlage, z.B. eines Magnetresonanztomographiegeräts, aufgrund
mangelhafter Ergebnisse oder einer fehlerhaften Funktion einen Defekt
der Anlage, so kann er beispielsweise folgenden Ablauf der Defektidentifikation
mittels einer Testsoftware einleiten.
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Die Testsoftware führt dann
einen ersten Test durch, der z.B. keinen Hinweis auf eine defekte
Funktionseinheit gibt. Das dazugehörige erste Testergebnis wird
automatisch analysiert und alle Funktionseinheiten, die nicht durch
den ersten Test überprüft wurden,
werden als potentiell defekt eingestuft und bilden eine weiter zu
untersuchende Gruppe von Funktionseinheiten.
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Anschließend wird von der Testsoftware
ein zweiter Test durchgeführt,
der beispielsweise wieder auf keine defekte Funktionseinheit hinweist.
Eine erneute automatisierte Verar beitung schränkt die Gruppe weiter ein und
schlägt
einen dritten Test vor. Erst dieser dritte Test deutet darauf hin,
dass eine der durch den dritten Test überprüften Funktionseinheiten defekt
ist. Die automatisierte Verarbeitung des dritten Testergebnisses
schränkt
die Gruppe nun deutlich ein. Es werden so lange weitere Tests durchgeführt, die
die zugeteilten Defektwahrscheinlichkeiten präzisieren, bis eine defekte
Funktionseinheit eindeutig identifiziert ist. Dabei erfolgt der
Zyklus der automatisierte Verarbeitung, der z.B. die Analyse von Testergebnissen,
die Defektwahrscheinlichkeitszuordnung, das Vorschlagen und Durchführen weiterer Tests
umfasst, nach dem Verfahren der Erfindung.
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Ein Vorteil der vollautomatisierten
Defektidentifikation liegt in der Verkürzung der bis zur Fehleridentifizierung
benötigten
Zeit aufgrund der automatischen Durchführung vieler Tests, die wenig
zeitaufwendige Interaktionen mit Servicetechnikern erfordern.
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In einer weniger automatisierten
Version der Testsoftware, entscheidet z.B. ein Servicetechniker selbst,
welcher Test oder auch Testblock anfangs zur Eingrenzung der defekten
Funktionseinheit durchgeführt
wird. Nach einer erfindungsgemäßen Verarbeitung
der Testergebnisse wählt
er selbst unter den vorgeschlagenen Tests den nächsten aus und kann somit sein
persönliche
Expertise in die Defektidentifikation einbringen.
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10 zeigt
ein erstes Beispiel für
den Ablauf der Identifizierung einer defekten Einheit in einer Kommunikationskette,
die in einem Magnetresonanzsystem verwendet wird. Die Figur zeigt
den Aufbau eines CAN-Buses 110 (CAN Control Area Network),
der ausgehend von einem Prozessor verschiedene FRUs, die über Kabel
miteinander verbunden sind, aufweist. Im Beispiel besteht eine Kette,
die am CAN-Bus-Ausgang 111 des Prozessors beginnt, aus
den folgenden FRUs: eine IOP-Einheit 113 (IOP Input/Output
and Power-Board), eine RF-Kontrollein heit 115, eine RF-Verstärkungseinheit 117,
eine PTAB-Einheit 119 (PTAB patient table), eine LCCS-Einheit 121 (LCCS
Local Coil Channel Selector) und eine BTB-Einheit 123 (BTB
Body Tune Box).
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Die FRUs sind über Kabel verbunden, die vom
Ausgang der einen Einheit in den Eingang der Nächsten führen. Wenn ein Kabel defekt
ist, ist es nicht möglich,
mit den folgenden FRUs zu kommunizieren. Andererseits ist es möglich, dass
die Kommunikation mit einer speziellen FRU nicht möglich ist, beispielsweise
mit der LCCS-Einheit 121, dass aber trotzdem eine Kommunikation
mit den folgenden Einheiten, in diesem Fall mit der BTB-Einheit 123,
möglich
ist. Daraus können
wir schließen,
dass die Kabel des CAN-Buses intakt sind und dass nur die LCCS-Einheit 121 defekt
ist und demnach ausgetauscht werden sollte.
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Im Systemmodell würde die Beschreibung des CAN-Buses
enthalten, in welcher Reihenfolge die FRUs miteinander verbunden
sind. Ein Testblock würde
die Tests zusammenfassen, die jeweils die Kommunikation mit einer
FRU überprüfen. Im
Testmodell ist festgehalten, welche Kabel und FRUs bei welchem Test
durchlaufen werden, um mit einer speziellen FRU kommunizieren zu
können.
Mit Hilfe des Testmodells und des Systemmodells kann dann automatisiert
der Defekt identifiziert werden.
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Beispielsweise wurde ein Kommunikationstest
mit der LCCS-Einheit 121 nicht erfolgreich durchgeführt. Allerdings
ist noch kein Kommunikationstest mit BTB-Einheit 123 durchgeführt worden.
Dieser Test wird im Verfahren vorgeschlagen, um zwischen einen Defekt
des Kabels zwischen der PTAB-Einheit 119 und der LCCS-Einheit 121 oder
einem Defekt der LCCS-Einheit 121 zu differenzieren.
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11 zeigt
ein zweites Beispiel zum Ablauf der Identifizierung einer defekten
Einheit in einem RF-System 130 eines Magnetresonanztomographiegeräts. Das
RF-System 130 besteht aus vielen FRUs, die durch Kabel
miteinander vernetzt sind. Das RF-System 130 besteht beispielsweise
aus einem Sender 131, der mit einem Empfänger 133 über ein
Schlaufenkabel 135 verbunden ist. Empfänger 131 und Sender 135 sind über die
Zeitbasiskabel 136 mit einer Zeitbasis 137 verbunden
sind, die zur Synchronisation dient. Der Sender 131 ist
des Weiteren mit einer LCCS-Einheit 139 über ein
TTX-Kabel 141 (TTX Tuned Transmitter Output) verbunden.
Die LCCS-Einheit 139 ist wiederum mit dem Empfänger 131 verbunden
ist. Der Sender 131 ist zusätzlich mit einer RF-Verstärkungseinheit 143 verbunden.
Andere Systemeinheiten 145 des Magnetresonanztomographiegeräts können ebenfalls
mit der RF-Verstärkungseinheit 143 und
der LCCS-Einheit 139 verbunden sein.
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Bei solch komplexen Systemen ist
es im Allgemeinen unmöglich,
den Defekt mit einem einzigen Test zu finden. Ein sehr einfacher
Schlaufentest in diesem System, der mehrere FRUs und Kabel überprüft, führt eine
Messung vom Sender 131 über
das Schlaufenkabel 135 zum Empfänger 131 durch. Er benötigt zusätzlich die
Zeitbasis 137 und die Zeitbasiskabel 136. Wenn
dieser Test einen Fehler signalisiert, können der Sender 131,
das Schlaufenkabel 135, der Empfänger 131, die Zeitbasis 137 und
die Zeitbasiskabel 136 defekt sein.
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Um die Anzahl der teilnehmenden FRUs
zu reduzieren, kann ein zweiter Schlaufentest durchgeführt werden,
der vom Sender 131 über
das TTX-Kabel 141 zur LCCS-Einheit 139 und zurück zum Empfänger 131 führt. In
diesem Fall wird das Schlaufenkabel 135 umgangen, so dass,
falls in diesem Test kein Fehler auftritt, auf einen Defekt des
Schlaufenkabels 135 geschlossen wird. Ist auch der zweite Schlaufentest
fehlerhaft, können
der Sender 131, der Empfänger 131, die Zeitbasis 137 und
die Zeitbasiskabel 136, defekt sein und es müssen weitere
Tests durchgeführt
werden. Um einen Doppeldefekt von TTX-Kabel 141 und Schlaufenkabel 135 auszuschließen, sind
ebenfalls weitere Tests nötig.
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12 zeigt
ein Beispiel zur Vorgehensweise bei der Kombination von Defektwahrscheinlichkeiten,
die auf zwei Tests am RF-System 130 beruhen. Ein erster
Test 151 weist auf einen Defekt hin, der in einem der überprüften Komponenten
(Sender 131, TTX-Kabel 141, LCCS-Einheit 139 und
Empfänger 131)
vorliegt. Entsprechend ist die Defektwahrscheinlichkeit für jede der
Komponenten je 25 Prozent. Wird ergänzend ein zweiter Test 153 erfolgreich ohne
Fehlermeldung durchgeführt,
ist keine der überprüften Komponenten
(Sender 131, TTX-Kabel 141, LCCS-Einheit 139 und
Systemeinheit 145) defekt, so wird in der kombinierten
Bearbeitung der Ergebnisse der Test 151 und 153 der
Empfänger 131 als
die defekte Funktionseinheit identifiziert.
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Bei der Zuordnung von Defektwahrscheinlichkeiten
aufgrund mehrerer Tests ist es unter Umständen vorteilhaft, die Defektwahrscheinlichkeit
in Abhängigkeit
vom Test oder auch von der getesteten Funktionseinheit mit einer
Gewichtung zu versehen, bei der z.B. besonders anfällige Funktionseinheiten eine
höhere
Defektwahrscheinlichkeit erhalten. Des Weiteren kann es vorteilhaft
sein, wenn eine Aussage über
die Defektwahrscheinlichkeiten getroffen werden muss, dass die Defektwahrscheinlichkeiten aufeinander
normiert werden, dass mit den normierten Defektwahrscheinlichkeiten
im mathematischen Modell gerechnet wird und dass zur Entscheidungsfindung
die Defektwahrscheinlichkeiten in grobe Klassen eingeteilt werden.
Ein Beispiel für
ein mathematisches Modell, das zur Berechnung von Defektwahrscheinlichkeiten
angewendet werden kann, ist das Bayesian-Network Modell.